18
BIOLOGÍA
se conocen como nucleones, al biólogo sólo le interesan los neutrones y los protones. Los físicos opinan que muchos de los nucleones, que hace tiempo
se consideraban partículas Indivisibles, en realidad
constan de unidades más pequeñas denominadas
quarks.
2.3
2.6
La capa electrónica es un nivel de energía alrededor
del núcleo y puede contener uno o más orbitales. La
primera capa, denominada K, contiene un solo orbital esférico que da cabida a dos electrones. La segunda capa, un poco más alejada del núcleo,
contiene cuatro orbitales. Puesto que cada uno de
esos orbitales puede alojar dos electrones, esta segunda capa, de mayor energía, contiene hasta ocho
electrones. El nombre de esta segunda capa es L;
una tercera capa, llamada M, puede contener de
cuatro a nueve orbitales. En total existen siete capas
(de la K a la Q) que pueden estar presentes alrededor del núcleo de átomos cada vez más complejos.
La primera tiene un orbital esférico. La segunda posee uno esférico y tres con forma de dos gotas de
agua unidas por sus vértices, cuyos ejes son perpendiculares entre sí.
La elegancia de la estructura atómica se basa
en la incorporación de electrones, uno a uno, a las
capas concéntricas que rodean al núcleo. El átomo
más simple, el del hidrógeno, contiene un electrón
que gira alrededor del núcleo. El helio tiene dos electrones en su capa K. El litio, cuyo número atómico es
3, tiene completa la capa K interna y un solo electrón
en la capa L. Los átomos subsiguientes van aumentando de complejidad por incorporación sucesiva de
electrones hasta que las capas quedan completas.
Por lo general (mas no invariablemente), las capas
más próximas al núcleo quedan completas antes de
que empiecen a haber electrones en las capas externas, ya que la estabilidad atómica depende de que
cada disposición de los electrones en el espacio se
mantenga en el menor nivel de energía.
¿Todos los átomos de un elemento son idénticos
por su estructura?
Aunque todos los átomos de un elemento tienen el
mismo número atómico, pueden presentar diferencias en peso atómico. Tal diferencia se debe a una
variación en el número de neutrones presentes en el
núcleo. Esas variantes se denominan Isótopos. Los
pesos atómicos normales que se presentan en las
tablas periódicas se obtuvieron promediando los isótopos específicos conforme a su frecuencia relativa.
Muchos de tales isótopos son inestables debido a los
cambios que los neutrones adicionales producen en
la estructura nuclear. Esto conduce a la emisión de
partículas y rayos radiactivos. Esos isótopos radiactivos son importantes en la investigación, ya que permiten marcar átomos individuales.
Dado que las propiedades químicas del átomo
se basan en la configuración de sus electrones orbitantes, los diversos isótopos del elemento se
comportan del mismo modo en términos de sus características químicas.
2.4
¿De qué modo están dispuestos los electrones en
torno al núcleo?
En las teorías antiguas se suponía que los electrones
giraban alrededor del núcleo siguiendo rutas definidas, tal como los planetas del sistema solar. En la
actualidad se supone que las posiciones electrónicas
pueden variar, pero que es más probable localizarlos en cierta posición, llamada orbital, en torno al
núcleo. En algunas teorías los orbitales se representan como si fueran nubes (sombras) cuya máxima
densidad corresponde a la probabilidad más alta de
encontrar ahí un electrón. De este modo, la posición
de un electrón en el enorme espacio que rodea al
núcleo del átomo puede reducirse a una ecuación
matemática de probabilidad.
2.5 ¿Cuál supone el lector que sea la causa de que
los electrones se mantengan en su órbita alrededor del núcleo?
La estabilidad de los electrones que se desplazan en
sus orbitales específicos se debe al equilibrio de la
fuerza de atracción entre el núcleo positivamente
cargado y el electrón negativo y la fuerza centrífuga
(tendencia a alejarse del centro) de los electrones
orbitantes.
¿Cuál es la diferencia entre orbital y capa?
2.7
¿Cuál es el fundamento de las interacciones de
los átomos?
Al parecer, todas las reacciones químicas que ocurren en la naturaleza se deben a que los átomos necesitan completar sus capas electrónicas externas.
Los átomos que ya completaron con electrones su
capa externa no tienen reactividad química; éstos
constituyen una serie de elementos relativ amente
inertes denominados gases nobles. Son ejemplos el
helio, con número atómico 2 y una capa K completa,
y el neón, con número atómico 10 y una capa L completa.
Casi todos los demás átomos interactúan (reaccionan) unos con otros para producir configuraciones que les permiten completar sus capas externas.
Tales combinaciones de átomos se denominan moléculas. Algunas de ellas son muy complejas y están
formadas por cientos e incluso miles de átomos,
mientras que otras apenas poseen dos o tres de éstos. Al igual que los átomos individuales son las unidades de un elemento, las combinaciones
(moléculas) de diferentes tipos de átomos integran
un compuesto.